机械设计基础第2章

1、第第2章章 内 容连杆机构及其传动特点连杆机构及其传动特点平面四杆机构的基本型式及其演化平面四杆机构的基本型式及其演化平面四杆机构的主要工作特性平面四杆机构的主要工作特性 重 点 平面四杆机构的基本类型、平面四杆机构的主要工作特性。二、特点： 优点：优点：全低副（面接触），利于润滑，故磨损小、传载大、寿命长；易加工，精度高，制造成本低等。1 1 平面平面连杆机构及其传动特点 缺点：缺点：不能精确实现复杂的运动规律，设计计算较复杂，惯性力不易平衡等。三、应用： 实现已知运动规律；实现给定点的运动轨迹。一、定义：若干刚性构件，由低副（转动、移动）连接所组成的平面机构。搅拌机鹤臂吊夹紧机构飞机起落架

2、2 平面四杆机构的基本型式及其演化一、平面四杆机构的基本型式基本型式基本型式铰链四杆机构铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它演变得到。，其它四杆机构都是由它演变得到。名词解释：名词解释：曲柄曲柄作整周定轴回转的构件；作整周定轴回转的构件；连杆连杆作平面运动的构件；作平面运动的构件；连架杆连架杆与机架相联的构件；与机架相联的构件；摇杆摇杆作定轴摆动的构件；作定轴摆动的构件；周转副周转副能作能作360360相对回转的运动副；相对回转的运动副；摆转副摆转副只只能作有限角度摆动的运动副。能作有限角度摆动的运动副。曲柄曲柄连杆连杆摇杆摇杆1234ABCD二、铰链四杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构铰链

3、四杆机构三种基本型式：三种基本型式：（1 1）曲柄摇杆机构特征：曲柄摇杆特征：曲柄摇杆作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。 如如雷达天线雷达天线，缝纫机缝纫机，搅拌机搅拌机，跑步机跑步机。雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构曲柄主动曲柄主动（2 2）双曲柄机构双曲柄机构特征：两个曲柄特征：两个曲柄作用：将等速回转转变为作用：将等速回转转变为等速等速或或变速变速回转。回转。应用实例：如惯性筛、叶片泵等。应用实例：如惯性筛、叶片泵等。ABDC1234E6惯性筛机构惯性筛机构31旋转式叶片泵旋转式叶片泵A AD DC CB B1 12 23 34 4耕

4、地耕地料斗料斗DCAB耕地耕地料斗料斗DCABABCD实例：实例： 火车轮火车轮特例：平行四边形机构特例：平行四边形机构AB = CD特征：两连架杆等长且平行，特征：两连架杆等长且平行， 连杆作平动连杆作平动BC = ADABDC摄影平台摄影平台BC天平天平播种机料斗机构播种机料斗机构ADBC反平行四边形机构反平行四边形机构-车门开闭机构车门开闭机构反向反向ABDCEABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机ABDCEABDCE电机电机ABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机ABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆（3 3）双摇杆机构双摇杆机构特征：两个摇杆特征：两个摇杆应用举例：铸造翻箱机

5、构应用举例：铸造翻箱机构、特例：等腰梯形机特例：等腰梯形机构汽车转向机构构汽车转向机构风扇摇头机构风扇摇头机构、BCABDC鹤臂吊鹤臂吊1.扩大转动副三、三、平面平面四杆机构的演化四杆机构的演化机构演化方法机构演化方法扩大回转副改变更杆件长度用移动副取代回转副变更机架等偏心轮机构偏心轮机构2.改变杆件长度RABCDABCRABCRRABCABR正弦机构正弦机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构双滑块机构双滑块机构 3.变换机架曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双摇杆机构双摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构导杆机构导杆机构摇块机构摇块机构 定块机构定块机构( (移动导杆

6、机构移动导杆机构) )ABCABC AB AC转动导杆机构转动导杆机构 AB AC摆动导杆机构摆动导杆机构 SqR正弦机构正弦机构双摇块机构双摇块机构正弦机构正弦机构双移块机构双移块机构qS正切机构正切机构1.平面四杆机构有曲柄的条件ABCDabcdf设 AB 为曲柄, 且 af 、b+f c 、c+f b以 fmax = a + d ， fmin = d - a 代入并整理得：b+c a+d 、 b+d a+c 、 c+d a+b并可得: ab 、 ac 、 aL(其余两杆长度之和其余两杆长度之和)时时 任何构件是机架任何构件是机架 双摇杆机构双摇杆机构曲柄存在的条件：(1)最短杆与最长杆长

7、度之和小于或等于其余两杆长度之和(2)最短杆是连架杆或机架图图a图图b图图c图图d练习：根据图示尺寸判断下列铰链机构属于哪种类型。双曲柄机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构作业：图示铰链四杆机构中，已知：BC=50mm，CD=35mm，AD=30mm，AD为机架，求：1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求AB的最大值；2）若此机构为双曲柄机构，求AB的范围；3）若此机构为双摇杆机构，求AB的范围。答案：1）AB=15mm；2）45mmAB55mm；3）15mmAB45mm或55AB115mm2.急回运动和行程速比系数（以曲柄摇杆机构为例）从动杆往复运动的平均速度不等的现象称为机构的急回特

8、性急回特性. 极位夹角极位夹角qq0 0对应从动杆的两个极限位置, 主动件两相应位置所夹锐角.ABCDabcd C2B2 1 2 B1C1q qABCDabcd C2B2 1 2 B1C1q q行程速比系数行程速比系数=V2V1K=V回V工C1C2 / t1C2C1 / t2=t1t2=（ K 1 ）q= 180 K - 1K + 1= 180 + q1180 - q1= 180 + q180 - qK = 180 + q180 - q练习 偏置曲柄滑块机构中，曲柄AB为原动件，其长为20 cm，且逆时针匀速转动。又知连杆长BC为60cm，滑块行程速比系数K=2。试求：滑块行程 s =？001

9、180601KKq220s80 +402 80 40cos6069.28 C2AD=摆动导杆极位夹角？摆动导杆极位夹角？ 压力角FV从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点速度方位线所夹锐角. (不考虑摩擦)传动角dd d 1800 d压力角的余角.(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角)1.压力角和传动角二、二、 传力特性传力特性F ”F切向分力切向分力: : F = = F coscos法向分力法向分力: : F ”= = F F coscos F 对传动有利对传动有利。= = F sinsin可用可用的大小来表示机构传动力性能的好坏的大小来表示机构传动力性能的好坏, ,称称为传动角为传动角。设

10、计要求： 4050 通常，机构在运动过程中传动角是变化的，最小值在哪？最小传动角最小传动角 minminDdBACabcddcos2cos2222222cbcbBDdadaBDcbdadacb2cos2cos2222d =0 cos =1 cos d d min =180 cos = 1 cos d d max分析分析d d min 或或 d d max 可能最小可能最小 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构, ,当曲柄主动时当曲柄主动时, ,在在曲柄与机架共线曲柄与机架共线的两个位置的两个位置之一之一, ,传动角最小传动角最小. .或 180 d d由前由前F0 02.2.死点位置死点位置连杆与从动件共线的位置（ =0）为死点位置。以曲柄摇杆机构为例，若以曲柄摇杆机构为例，若摇杆为摇杆为主动件，主动件，且连杆与曲柄两次共线且连杆与曲柄两次共线时时，有：，有：此时此时机构不能运动机构不能运动. .避免措施：避免措施： 两组机构错开排列两组机构错开排列 如火车轮机构如火车轮机构; ;称此位置为：称此位置为：“死点死点”0 0 靠飞轮的惯性，如靠飞轮的惯性，如缝纫机缝纫机等。等。F0 0FAEDGBCABEFD